GFP cú hai phƣơng phỏp sắp xếp để thớch ứng cỏc tớn hiệu client vào trong tải SONET/SDH: GFP sắp xếp theo khung (GFP-F) và GFP trong suốt (GFP-T).
GFP-F: sử dụng cơ chế tỡm hiệu chỉnh lỗi mào đầu để phõn tỏch khung GFP nối tiếp (giống nhƣ cơ chế sử dụng trong ATM) trong dũng tớn hiệu ghộp kờnh cho
truyền dẫn. Do độ dài tải GFP thay đổi nờn cơ chế này đũi hỏi khung tớn hiệu client đƣợc đệm toàn bộ lại để xỏc định độ dài trƣớc khi sắp xếp vào khung GFP.
GFP-T: một số lƣợng đặc tớnh tớn hiệu client cố định đƣợc sắp xếp trực tiếp vào khung GFP cú độ dài xỏc định trƣớc (sắp xếp theo mó khối cho truyền tải trong khung GFP, hiện chỉ mới định nghĩa cho mó 8B/10B trong chuẩn G.704.1 ITU- T).
Cấu trỳc khung GFP đƣợc biểu diễn nhƣ Hỡnh 9, gồm những thành phần cơ bản:
- Mào đầu lừi - Phần tải tin
- Trƣờng kiểm tra khung (CFS)
Chỉ thị độ dài tải (16 bit)
cHEC (16 bit) Mào đầu tải
(4-64 byte) Kiểu (4 byte) Mở rộng (0-60 byte) Tr-ờng tải client FCS (CRC-32) Hỡnh 9. Khung sử dụng GFP
2.2.2.4.5 Kết chuỗi ảo (Virtual Concatenation-VCAT)
Kết chuỗi ảo là một cơ chế cung cấp khả năng khai thỏc tải SONET/SDH hiệu quả và mềm dẻo. Cơ chế này phỏ vỡ giới hạn do sự phõn cấp tớn hiệu truyền dẫn đồng bộ SONET/SDH đƣợc thiết kế cho tải PDH (tốc độ kờnh đƣợc phõn thành từng cấp thụ STM-1, STM-4,...). Từ “ảo” ngụ ý nối xõu chuỗi cỏc tải trong SONET/SDH để cung cấp băng tần mềm dẻo phự hợp với kớch thƣớc số liệu.
í tƣởng này đó đƣợc thực hiện trong giải phỏp PoS , tuy nhiờn mới nú mới chỉ dừng lại ở mức kết chuỗi tải ở mức luồng bậc cao tạo thành tuyến cú dung lƣợng phự hợp với giao diện của cỏc bộ định tuyến.
Dịch vụ TDM (600M) Dịch vụ số liệu (IP) (1,8G) STM-16 (2,5G) VC-3 (50M) VC-3 (50M) VC-4-12v (1,8G) VC-2 (2M) VC-2 (2M) VC-2 (2M) VC-2 (2M)
Hỡnh 10. Vớ dụ kết chuỗi ảo trong hệ thống SDH
Cỏc tải kết chuỗi trong mạng đƣợc xử lý nhƣ những tải riờng biệt và độc lập. Do đú nhà khai thỏc mạng truyền tải cú thể tự do thực hiện chức năng kết chuỗi mà khụng sợ ảnh hƣởng đến hệ thống đang sử dụng hiện tại. Hơn nữa, hệ thống quản lý phần tử mạng (EMS)/Hệ thống quản lý mạng (NMS) ngày nay cú thể cung cấp dễ dàng chức năng này.
2.2.2.4.6 Cơ chế thớch ứng dung lượng tuyến (Link Capacity Adjustment Scheme- LCAS)
Nhƣ trỡnh bày trờn, kết chuỗi tải đƣợc thực hiện để tạo nờn những tải cú dung lƣợng khỏc nhau. Mặc dự một số lƣợng tải kết chuỗi cú thể đó đƣợc xỏc định trƣớc cho phần lớn ứng dụng nhƣng thực tế chỳng ta cũng cần phõn phỏt động một số tải cho một vài ứng dụng cụ thể. LACS đƣợc thiết kế để thực hiện chức năng trờn.
LCAS là một giao thức bỏo hiệu thực hiện trao đổi bản tin giữa hai điểm kết cuối VC để xỏc định số lƣợng tải kết chuỗi. Ứng với yờu cầu của ngƣời sử dụng, số lƣợng tải kết chuỗi cú thể tăng/giảm phự hợp với kớch thƣớc lƣu lƣợng trao đổi. Đặc tớnh này rất hữu dụng với nhà khai thỏc để thớch ứng băng tần giữa cỏc bộ định tuyến thay đổi theo thời gian, theo mựa...
Cơ chế hoạt động của LCAS dựa trờn việc trao đổi gúi điều khiển giữa bộ phỏt và bộ thu. Mỗi gúi điều khiển sẽ mụ tả trạng thỏi của tuyến trong gúi điều khiển kế tiếp. Những thay đổi này đƣợc truyền đi tới phớa thu để bộ thu cú thể chuyển tới cấu hỡnh mới ngay khi nhận đƣợc nú. Gúi điều khiển gồm một loạt cỏc trƣờng dành cho những chức năng định trƣớc và chứa thụng tin truyền từ bộ phỏt đến bộ thu cũng nhƣ thụng tin từ bộ thu đến bộ phỏt.
Hướng đi:
- Trƣờng chỉ thị đa khung (MFI) - Trƣờng chỉ thị dóy (SQ)
- Trƣờng điều khiển (CTRL) - Bit nhận dạng nhúm (GID)
Hướng về
- Trƣờng trạng thỏi thành viờn (MST) - Bit chấp thuận tỏi dóy số (RS-Ack)
2.2.2.5 IP/SDL trực tiếp trờn WDM
Tuyến số liệu đơn giản (SDL) là một phƣơng phỏp lập khung đƣợc Lucent đề xuất [15]. So với HDLC, khung SDL khụng cú cờ phõn ranh giới thay vỡ đú nú sử dụng trƣờng độ dài gúi tại điểm bắt đầu khung. Điều này rất thuận lợi ở tốc độ bit cao khi thực hiện đồng bộ (rất khú thực hiện đối với dóy cờ). Định dạng SDL cú thể đƣa vào trong tải SDH cho truyền dẫn WDM hoặc thiết bị SDH. Định dạng này cũng cú thể đƣợc mó hoỏ trực tiếp trờn cỏc súng mang quang: SDL định rừ tớnh năng tối thiểu đủ để thực hiện điều này.
SDL sử dụng 4 byte mào đầu gồm độ dài gúi nhƣ biểu diễn trong Hỡnh 11. Gúi cú thể dài tới 65535 byte. Cỏc mó kiểm tra lỗi phụ (CRC-16 hoặc CRC-32) cú thể tuỳ lựa sử dụng cho gúi và nú cú thể bị thay thế sau mỗi gúi. Tất cả cỏc bit trừ mào đầu đƣợc trộn theo bộ trộn x48. Cỏc bộ trộn của phần phỏt và thu đƣợc duy trỡ đồng bộ qua cỏc gúi đặc biệt truyền khụng thƣờng xuyờn.
Hỡnh 11. Cấu trỳc mào đầu SDL
SDL khụng cú bất kỳ byte thờm nào dành cho cỏc giao thức chuyển mạch bảo vệ (giống nhƣ byte K1 và K2 của SDH). Sử dụng cỏc CRC tải tuỳ lựa cũn cho phộp giảm sỏt tỷ lệ lỗi bit.
2.2.2.6 IP/Gigabit Ethernet cho WDM
Hiện nay, Ethernet chiếm tới 85% trong trong số những ứng dụng mạng LAN. Chuẩn Gigabit Ethernet cú thể sử dụng để mở rộng dung lƣợng LAN tiến tới MAN và thậm chớ cả đến cả WAN nhờ cỏc Card đƣờng truyền Gigabit trong cỏc bộ định tuyến IP; những Card này cú giỏ thành rẻ hơn 5 lần so với Card đƣờng truyền cựng dung lƣợng sử dụng cụng nghệ SDH. Nhờ đú, Gigabit Ethernet trở nờn hấp dẫn trong mụi trƣờng Metro để truyền tải lƣu lƣợng IP qua cỏc mạch vũng WDM hoặc thậm chớ cho cả cỏc tuyến WDM cự ly dài. Hơn thế nữa, cỏc cổng Ethernet 10 Gbit/s sẽ đƣợc chuẩn hoỏ trong tƣơng lai gần.
Hỡnh 12 biểu diễn vớ dụ mạng IP dựa trờn giao diện Gigabit Ethernet. Cỏc Card đƣờng truyền Gigabit Ethernet hoặc chuyển mạch Ethernet Lớp 2 nhanh đƣợc sử dụng cho cỏc bộ định tuyến IP trong mạng.
Mạng Ethernet tốc độ bit thấp (vớ dụ 10Base-T hoặc 100Base-T) sử dụng kiểu truyền hoàn toàn song cụng, ở đõy băng tần truyền dẫn hiệu dụng đƣợc chia sẻ giữa tất cả ngƣời sử dụng và giữa hai hƣớng truyền dẫn. Để kiểm soỏt sự truy nhập vào băng tần chia sẻ cú thể sử dụng cụng nghệ CSMA-CD. Điều này sẽ làm giới hạn kớch thƣớc vật lý của mạng vỡ thời gian chuyển tiếp khụng đƣợc vƣợt quỏ “khe thời gian” cú độ dài khung nhỏ nhất (chẳng hạn 512 bit đối với 10Base-T và 100Base- T). Nếu tốc độ bit là 1Gb/s mà sử dụng độ dài khung nhỏ nhất 512 bit thỡ mạng Ethernet chỉ đạt chừng 10m vỡ thế độ dài khung tối thiểu trong trƣờng hợp này đƣợc định nghĩa bằng 4096 bit cho Gigabit Ethernet. Điều này hiện làm giới hạn kớch
thƣớc mạng trong phạm vi 100m. Tuy nhiờn, kiểu hoàn toàn song cụng vẫn hấp dẫn trong mụi trƣờng Gigabit Ethernet.
Khi Gigabit Ethernet (1000Base-X) sử dụng kiểu song cụng nú trở thành một phƣơng phỏp tạo khung và bao gúi đơn giản và tớnh năng CSMA-CD khụng cũn đƣợc sử dụng. Chuyển mạch Ethernet cũng đƣợc sử dụng để mở rộng topo mạng thay thế cho cỏc tuyến điểm - điểm.
OADM OADM OADM OADM IP router IP router e.g. 32 WDM Gigabit Ethernet interface IP router Gigabit Ethernet interfaces Gigabit Ethernet interface GbE
Gigabit Ethernet switch
GbE
Gigabit Ethernet interface
Hỡnh 12. Vớ dụ về truyền tải IP trờn vũng ring WDM bằng khung Gigabit Ethernet Cấu trỳc khung Gigabit Ethernet biểu diễn trong Hỡnh 13. Độ dài tải cực đại của Gigabit Ethernet là 1500 byte nhƣng cú thể mở rộng tới 9000 byte (Khung Jumbo) trong tƣơng lai. Tuy nhiờn, kớch thƣớc tải lớn hơn sẽ khú tƣơng hợp với cỏc chuẩn Ethernet trƣớc đõy và hiện tại cũng chƣa cú chuẩn nào cho vấn đề này.
Khung Ethernet đƣợc mó hoỏ trong súng mang quang sử dụng mó 8B/10B. Trong 8B/10B mỗi byte mó hoỏ sử dụng 10 bit nhằm để đảm bảo mật độ chuyển tiếp phự hợp trong tớnh hiệu khụi phục đồng hồ. Do đú thụng lƣợng đầu ra 1Gb/s thỡ tốc độ đƣờng truyền là 1,25Gb/s. Việc mó hoỏ cũng phải đảm bảo chu kỳ trống đƣợc lấp đầy ký hiệu cú mật độ chuyển tiếp phự hợp giữa trạng thỏi 0 và 1 khi cỏc gúi khụng đƣợc phỏt đi nhằm đảm bảo khả năng khụi phục đồng hồ.
Phần trống 12
Phần mào đầu 7
Phõn định ranh giới bắt đầu 1
Địa chỉ đớch 6
Địa chỉ nguồn 6
Độ dài khung 2
Trường điều khiển tuyến logic + tải tin (độ dài tối đa 1500 byte)
. .
Dóy kiểm tra khung 4
Tổng số mào đầu 38
Hỡnh 13. Khung Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet cung cấp một số CoS nhƣ định nghĩa trong tiờu chuẩn IEEE 802.1Q và 802.1p. Những tiờu chuẩn này dễ dàng cung cấp CoS qua Ethernet bằng cỏch gắn thờm Thẻ cho cỏc gúi cựng chỉ thị ƣu tiờn hoặc cấp độ dịch vụ mong muốn cho gúi. Những Thẻ này cho phộp tạo những ứng dụng liờn quan đến khả năng ƣu tiờn của gúi cho cỏc phần tử trong mạng. RSVP hoặc DiffServ cũng đƣợc hỗ trợ bằng cỏch sắp xếp trong 802.1p lớp dịch vụ.
2.2.3 Nghiờn cứu cỏc giao thức mới
2.2.3.1 Ring gúi đàn hồi (Resilient Packet Ring/Spacial Reuse Protocol-RPR/SRP) RPR/SRP)
Ring gúi đàn hồi (Resilient Packet Ring) đƣợc IEEE chuẩn hoỏ từ cụng nghệ Truyền tải gúi động (Dynamic Transfer Mode) độc quyền của Cisco, đƣợc phỏt triển cho mục đớch truyền tải tối ƣu lƣu lƣợng gúi IP. Cụng nghệ này sử dụng cỏc bộ định tuyến IP trong cấu hỡnh ring kộp Hỡnh 14.
Trong RPR sử dụng một giao thức mới, đú là: SRP (Giao thức sử dụng lại khụng gian). Mục đớch chớnh của nú là tối ƣu việc sử dụng băng tần.
Sử dụng lại khụng gian: SRP tận dụng chức năng giải phúng đớch, nghĩa là nỳt đớch trớch cỏc gúi ra khỏi ring và hoàn trả lại băng tần đầy đủ trong cỏc phõn đoạn khỏc của ring để sử dụng cho cỏc gúi khỏc. Do đú, cơ chế này làm tăng
lƣợng tài nguyờn cú thể sử dụng đồng thời. Nú đặc biệt hữu ớch trong trƣờng hợp sử dụng cho lƣu lƣợng nội hạt giữa cỏc nỳt kế cận.
Hỡnh 14. Topo RPR/SRP
Cỏc đặc điểm của thuật toỏn cõn bằng SRP (SPR-fa):
Cõn bằng toàn cục: mỗi nỳt sẽ chia sẻ đều băng tần ring giữa cỏc gúi phỏt chuyển và gúi xuất hiện.
Tối ƣu cục bộ: SRP-fa đảm bảo mỗi nỳt cú khả năng sử dụng lại tối đa khụng gian.
Mở rộng: SRP-fa đảm nhiệm chức năng điều khiển để xử lý hiệu quả ring với một lƣợng lớn bộ định tuyến.
Nhằm tăng độ duy trỡ của mạng, RPR cũng đƣa ra cơ chế bảo vệ riờng đƣợc gọi là IPS. Cơ chế này cung cấp những chức năng tƣơng tự nhƣ APS/SDH và thờm một số cỏc chức năng tối ƣu hoỏ cho gúi.
2.2.3.2 Phương thức truyền tải gúi đồng bộ (Dynamic Transfer Mode-DTM)
Phƣơng thức truyền tải gúi đồng bộ động (TDM) là một kỹ thuật dựng để khai thỏc hiệu quả dung lƣợng truyền dẫn, hỗ trợ lƣu lƣợng băng rộng thời gian thực và lƣu lƣợng multicast. Nú khắc phục đƣợc cỏc nhƣợc điểm của chuyển mạch kờnh truyền thống trong khi đú lại nổi bật ở khả năng: cung cấp băng thụng linh hoạt và đỏp ứng dịch vụ chất lƣợng phõn biệt.
DTM là nỗ lực kết hợp những ƣu điểm của cơ chế chuyển giao số liệu đồng bộ và cận đồng bộ. Về cơ bản nú hoạt động giống nhƣ cơ chế ghộp kờnh theo thời gian truyền thống (TDM) nghĩa là đảm bảo một lƣợng băng tần xỏc định giữa cỏc host và phần băng tần lớn dành cho chuyển giao số liệu linh động. Ngoài ra, cơ chế DTM cú điểm chung nhƣ cơ chế chuyển giao khụng đồng bộ (nhƣ ATM) cho phộp tỏi phẩn bổ băng tần giữa cỏc host. Điều này nghĩa là mạng cú thể thớch ứng với những thay đổi về lƣu lƣợng và phõn chia băng tần giữa cỏc host theo nhu cầu.
Cỏc host nối vào mạng DTM thụng tin với nhau qua cỏc kờnh (mạch). Một kờnh DTM là một tài nguyờn linh động cú thể thiết lập băng tần từ 512 kbit/s theo bƣớc lƣợng tử 512 kbit/s cho đến băng tần cực đại. Cỏc kờnh này hiện diện trờn mụi trƣờng vật lý nhờ cơ chế ghộp kờnh theo thời gian (TDM). Tổng dung lƣợng đƣợc chia thành cỏc khung 125 s và tiếp tục chia nhỏ thành khe thời gian 64 bit. Nhƣng cấu trỳc khung này tạo cho nú khả năng tƣơng hợp với SDH/SONET. Một số kiểu dành trƣớc khe thời gian tƣơng ứng với QoS khỏc nhau theo yờu cầu của client, vớ dụ nhƣ trễ khụng đổi, băng tần tối thiểu và nỗ lực tối đa.
Để liờn kết giữa cỏc tuyến DTM khỏc nhau cần phải sử dụng chuyển mạch DTM. Chuyển mạch trong DTM là kiểu đồng bộ, nghĩa là trễ chuyển mạch đối với mọi kờnh là nhƣ nhau. Cỏc kờnh DTM cú bản chất quảng bỏ, nghĩa là bất kỳ kờnh nào tại bất kỳ thời điểm nào cũng cú thể dựng cho kết nối giữa một ngƣời gửi và nhiều ngƣời nhận. Do đú trờn mạng cú thể cú nhiều nhúm quảng bỏ đồng thời.
DTM phự hợp cho cụng nghệ mạng đƣờng trục bởi vỡ nú cú thụng lƣợng bit rất lớn. DTM đƣợc xem nhƣ một giải phỏp thay thế cho ATM/SDH bởi vỡ phạm vi hoạt động của nú từ Lớp 1 tới lớp 3 và cú cả giao thức bỏo hiệu lẫn chuyển mạch. DTM cú thể hoạt động độc lập hoặc qua cỏc ống SDH/SONET, mặc dự sự xếp chồng này khụng cú gỡ ƣu điểm hơn DTM thuần tuý.
IP/DTM (IPOD) mang nhiều ƣu điểm của SDH và ATM bởi vỡ kỹ thuật đơn giản và khả năng hoạt động của nhiều kờnh trờn một giao diện. Cỏc luồng IP cú thể sắp xếp trờn cỏc kờnh DTM. Tuy nhiờn, DTM khụng hiệu quả băng IP do nú sử dụng cỏc kờnh cú dung lƣợng tối thiểu là 512 kbit/s.
DTM đủ dung lƣợng để xử lý WDM. Ở đõy giả thiết là một bƣớc súng WDM sẽ mang một kờnh DTM mà chỉ cú thể thực hiện khi DTM hỗ trợ phƣơng thức truyền dẫn này.
Nhƣợc điểm của DTM đú là số lƣợng nhà cung cấp quỏ ớt (hiện cú 3 nhà cung cấp thiết bị Dynarc, Net Insight và Ericsson) tất cả đều ở Thuỵ Điển. Ngoài ra những giải phỏp của chỳng cũng khụng tƣơng hợp với nhau.
Cỏc thụng tin chi tiết hơn hơn liờn quan đến cụng nghệ này xin tham khảo [1].
2.2.3.3 Sử dụng MPLS hỗ trợ chức năng định tuyến IP (IP-MPLS)
Hiện cú nhiều giải phỏp khỏc nhau hƣớng đến việc xử lý định tuyến ở Lớp 2, nghĩa là thực hiện “định chuyển mạch” thay vỡ “định tuyến” trong mạng IP.
MPLS là một nỗ lực của IETF để tạo ra một giải phỏp chuẩn hoỏ cho vấn đề này. “Nhón” ở đõy là một số đƣợc gỏn tại bộ định tuyến IP ở biờn của miền MPLS hoặc chuyển mạch nhón xỏc định tuyến qua mạng để cỏc gúi đƣợc định tuyến một cỏch nhanh chúng khụng cần phải tỡm kiếm địa chỉ đớch trong gúi IP. Nhón này cú thể gắn thờm vào gúi IP hoặc ghi trong khung gúi khi tồn tại trƣờng phự hợp. MPLS khụng giới hạn ở bất kỳ lớp tuyến nào và cú thể sử dụng chức năng phỏt chuyển từ cỏc thiết bị ATM hoặc chuyển tiếp khung.
2.2.3.3.1 Liờn mạng MPLS
Trong MPLS cỏc gúi IP đƣợc phõn thành cỏc lớp phỏt chuyển tƣơng ứng (Forwarding Equivalence Classes -FEC) ở lối vào miền MPLS. FEC là một nhúm cỏc gúi IP đƣợc phỏt chuyển trờn cựng tuyến và đƣợc xử lý theo cựng một cỏch. Việc gỏn này cú thể dựa trờn địa chỉ host hoặc “phự hợp dài nhất” tiền tố địa chỉ đớch của gúi IP. Nhờ FEC mà cỏc gúi IP đƣợc gỏn và mó hoỏ với nhón cú độ dài cố định và ngắn.
Tại cỏc nỳt mạng MPLS cỏc gúi đƣợc đỏnh nhón phỏt chuyển theo mụ hỡnh trao đổi nhón. Điều này cú nghĩa là nhón kết hợp với gúi IP đƣợc kiểm tra tại mỗi Bộ định tuyến chuyển mạch nhón (LSR) và đƣợc sử dụng nhƣ là một chỉ số trong Cơ sở thụng tin nhón (LIB). Nhón đƣợc gắn lối vào phỏt chuyển nhón nỳt kế tiếp trong bảng này mà xỏc định ở đõu gúi phỏt chuyển tới. Nhón cũ đƣợc hay thế bằng